[发明专利]一种低后收缩、高模量、高抗冲的聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯复合材料，具体为一种低后收缩、高模量、高抗冲的聚丙烯复合材料，以及其制备方法；属于聚合物改性和加工领域。

背景技术

汽车及其相关工业近年来得到迅猛发展，各零部件的塑料需求量急剧增长，其中聚丙烯复合材料的用量逐渐占据越来越大的比例。对于汽车用内外饰件而言，零部件加工及组装的精密度越来越高，样件尺寸的容差率越来越低，因此除了需要聚丙烯材料具有足够的刚性和韧性外，同时必须具有足够的尺寸稳定性，使零件经过长时间的运输和储存之后仍能保证安装要求；另外很多零部件还有喷涂、包覆等后续处理的工艺过程，需要在注塑后进行火焰、烘烤等热处理，对材料的尺寸稳定性提出了更高的要求。

一般来说，聚丙烯材料具有收缩率较大的缺点，未经过改性的聚丙烯材料在注塑后24-48h内会收缩1.8-2.0%左右，经过热处理后会继续收缩0.2-0.3%左右，给注塑件的模具设计及实际生产安装过程带来极大的困难。为了减少聚丙烯材料的收缩率，通常采用添加无机矿物和弹性体增韧剂的方法来实现，但带来的结果是造成材料的韧性或刚性急剧下降，为了同时满足汽车用零部件提出的刚韧平衡的要求，单纯依靠增加填充物或弹性体的方法很难达到目标要求。而传统的增强增韧改性聚丙烯，即使收缩率达到了设计要求，但在热处理后仍会有明显的后收缩，使得原本符合尺寸要求的零部件在烘烤或火焰处理后尺寸明显变小，从而严重影响后续安装和使用。

发明内容

本发明的目的在于开发种低后收缩、高模量、高抗冲的聚丙烯复合材料，以达到尺寸稳定性和机械性能俱佳的改性聚丙烯材料。

本发明的另一个目的是为了提供这种聚丙烯复合材料的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种低后收缩、高模量、高抗冲的聚丙烯复合材料，由下列重量百分比的原料组成：

其中，

所述的聚丙烯为在230℃×2.16kg测试条件下，熔体流动速率在0.5-60g/10min之间的均聚丙烯或嵌段共聚丙烯。其中嵌段共聚丙烯的共聚单体常见为乙烯，其含量在4-10mol%范围内。

所述无机填料为平均粒径0.05-20μm的无机填料，进而所述无机填料选自碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅、二氧化钛、滑石粉、云母、蒙脱土和高岭土中的一种或两种以上的组合物，优选平均粒径0.5-10μm的滑石粉。

所述弹性体增韧剂为任何合适的聚烯烃弹性体，包括但不限于聚丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM)、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物等中的一种或两种以上的组合物。优选乙烯-丁烯共聚物弹性体，其熔体流动速率在230℃×2.16kg测试条件下为0.5-10g/10min。

所述成核剂为二卞叉山梨醇、芳基磷酸酯盐、取代芳基酰胺、取代苯甲酸铝盐和脱氢松香酸皂中的一种或两种以上的组合物。优选芳基磷酸酯盐。

所述稳定剂为本领域技术人员认为所需的主抗氧剂和辅助抗氧剂，其中主抗氧剂为受阻酚或硫酯类抗氧剂，辅助抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗氧剂。

所述其它添加剂包括本领域技术人员认为所需的着色剂、成核剂、发泡剂、表面活性剂、增塑剂、偶联剂、阻燃剂、光稳定剂、加工助剂、抗静电助剂、抗微生物助剂、润滑剂中的一种或以上的组合物。

上述低后收缩、高模量、高抗冲聚丙烯复合材料的制备方法，其步骤如下：

1)按重量配比称取原料；

2)将原料置于高速混合器中干混3-15分钟，将混合后的原料加入双螺杆挤出机中，经熔融挤出后冷却造粒；其中螺筒内温度为：一区190-200℃，二区190-210℃，三区190-210℃，四区190-210℃，机头190-220℃，双螺杆挤出机转速为100-1000转/分。

本发明采用乙烯-丁烯共聚物作为增韧剂，并与结晶成核剂协同作用，在保证材料具有足够的刚性和韧性的同时，将材料的后收缩大大降低，确保样件保持足够的机械性能的同时，还杜绝了热处理或长期储存后尺寸变化的风险。

本发明的优点是：

1、使用乙烯-丁烯共聚物作为弹性体增韧剂，与传统增韧改性聚丙烯相比，后收缩明显减少，具有更好的尺寸稳定性。

2、使用成核剂作为材料的结晶促进剂，可以进一步减少聚丙烯材料的后收缩，提高尺寸稳定性。

3、使用乙烯-丁烯共聚物作为弹性体增韧剂，与传统增韧改性聚丙烯相比，材料具有更好的低温韧性。

具体实施方式